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空间分割离子治疗可更好保护正常组织,迷你束治疗是未来发展趋势

2019/12/6 作者:质子中国

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空间分割放疗(SFRT)已有超过100年的历史,其原理与传统放疗不同,应用非均一剂量照射肿瘤靶区,同时将正常组织的照射剂量控制在可耐受范围内。空间分割放疗技术既往多用于大体积肿瘤的高剂量X线照射(10~20 Gy/f),提高了患者的肿瘤控制率并可减少毒性反应。物理学和技术的进步拓展了空间分割放疗技术,放射生物学和免疫学的研究也进一步推动了空间分割放疗的研究。目前,全球已取得了众多关于空间分割放疗的临床成果,并在不久的将来开展更多相关的临床试验。


日前,来自美国和加拿大的研究人员总结了空间分割放疗的历史、应用现状以及发展趋势,涵盖了栅极放疗(GRID)、3D空间分割放疗、空间分割放疗—立体定向放疗—肿瘤部分照射(SFRT-SBRT-PATHY)以及空间分割离子治疗等技术。原文将发表于2020年的《Clinical and Translational Radiation Oncology》杂志上。

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空间分割离子治疗

质子治疗具有独特的剂量学优势,可尽量减小甚至消除正常组织中的出射剂量,减少散射至正常组织中的照射剂量。芝加哥质子治疗中心开展了针对笔形束扫描(PBS)质子治疗的剂量学研究,并为4例患者实施了质子栅极治疗。结果显示,在照射浅表模体(20 × 20 × 12 cm3,位于6 cm深的位置)时,PBS计划的深度—剂量曲线在靶区内具有均一性(方差<5%),并且靶区外呈现陡峭下降(12.9 cm处为50%,14 cm处为0.5%),谷峰比(valley-to-peak ratio)与光子栅极治疗计划相当。对于深部模体(15 × 15 × 8 cm3,位于14 cm深的位置),PBS计划相较于光子计划具有更小的谷峰比。质子栅极治疗在治疗患者深部肿瘤时,可降低近端器官的照射剂量;患者具有良好耐受性,无严重皮肤毒性反应发生。


大阪大学医学院与瑞典卡洛琳斯卡大学医院及斯德哥尔摩大学合作开展了碳离子栅极治疗的剂量学研究。研究人员发现,由0.5 mm和3 mm射束组成的交叉射束栅极模式不仅可产生均一的靶区剂量覆盖,并可显著降低靶区外的照射剂量,在靶区邻近区域内谷峰剂量比(VPDR)值为0.22~0.24。详情报道《研究表明碳离子栅极放疗可产生均一靶区剂量并保护正常组织》。

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空间分割放疗的技术进展


迷你束离子治疗

文章指出,迷你束放疗(MBRT)是空间分割放疗的发展趋势之一。其中,美国NASA空间放射实验室(NSRL)应用525 μm碳离子迷你束照射了兔脑中6.5 mm的靶区,未出现大脑严重损伤。此外,研究人员还应用400 μm宽度、3200 μm中心点至中心点间隔的质子束照射了大鼠胶质瘤。大鼠接受了全脑单分次70 Gy峰值剂量的照射,质子迷你束治疗具有理想的肿瘤控制率,肿瘤清除率(tumor eradication)为22%,未出现严重脑损伤。

 

文章最后指出,质子迷你束治疗可更好地保护皮肤和近端组织。相似地,碳离子迷你束治疗相较于传统碳离子治疗的优势在于更好地保护非靶区组织,尤其是近端组织剂量更低,可开展针对放射抵抗肿瘤的剂量递增治疗。


参考文献:Weisi Yan, Mohammad K. Khan, Xiaodong Wu, et al. Spatially Fractionated Radiation Therapy: History, Present and the Future. Clin Transl Radiat Oncol, 20 (2020): 30-38.

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关键词

迷你束放疗 质子迷你束 质子迷你脑肿瘤

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